Uvod u nanoznanost

Opis predmeta

Upoznavanje s osnovnim pojmovima, fenomenima i idejama na kojima se temelji nanoznanost i nanotehnologija. Pregled temeljnih postavki kvantne mehanike koje vode ka razumijevanju materije i njenih svojstava na "nano-skali". Upoznavanje sa osnovnim nanostrukturama, kvantnim točkama, kvantnim jamama i kvantnim žicama, njihovim svojstvima i mogućim primjenama. Osnovno o tehnikama koje se koriste za njihovu proizvodnju, manipulaciju i karakterizaciju. Primjeri nanomaterijala, osnovno o ugljikovim nanocjevčicama, fulerenima, grafenu, te o pametnim materijalima temeljenim na nanostrukturama, kao i mogućnostima njihove primjene u naprednim uređajima nove generacije. Primjeri i primjena nanoznanosti i nanotehnologije u različitim granama znanosti od elektronike, računarstva do biologije i medicine.

Opće kompetencije

Nanoznanost i nanotehnologija su jedno od najznačajnijih područja istraživanja današnjice. Studenti će kroz ovaj predmet steći temeljna znanja neophodna za razumijevanje osnovnih postavki nanoznanosti i nanotehnologije, te steći uvid u mogućnosti primjene novih materijala baziranih na nanostrukturama. Predmet je koncipiran kao osnova na kojoj je dalje moguće graditi, lakše razumjeti i pratiti različite specijalističke predmete iz širokog područja nanoznanosti i nanotehnologije.

Ishodi učenja

  1. Definirati i razumjeti osnovne pojmove, fenomene i ideje na kojima se temelji nanoznanost i nanotehnologija.
  2. Objasniti i razumjeti temelje kvantnomehaničkih sustava.
  3. Objasniti i razumjeti nova svojstva i ponašanje materijala na nanoskali.
  4. Objasniti i razumjeti kako promjene svojstava s veličinom materije dozvoljava stvaranje materijala željenih svojstava.
  5. Objasniti i razumjeti tehnike koje se koriste za proizvodnju nanostruktura, manipulaciju i njihovu karakterizaciju.
  6. Objasniti i razumjeti širinu različitih implikacija nanotehnologije.
  7. Objasniti nove pametne materijale bazirane na nanostrukturama.
  8. Razviti razumijevanje uloge i mogućnosti primjene nanoznanosti i nanotehnologije u različitim granama znanosti od elektronike, računarstva do biologije i medicine.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja s audiovizualnim prilozima iz laboratorija.

Provjere znanja

Kratke provjere znanja.

Konzultacije

Redovite tjedne konzultacije

Seminari

Individualne prezentacije zadanih tema.

Ostali oblici skupnog ili samostalnog učenja

Seminar, prezentacije na proizvoljnu temu

Stručni posjeti

Posjet institutu "Ruđer Bošković"

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Napomena / komentar Udio u ocjeni
Domaće zadaće 0 % 5 % 0 % 0 %
Kratke provjere znanja 0 % 5 % 0 % 0 %
Sudjelovanje u nastavi 0 % 5 % 0 % 0 %
Seminar/Projekt 0 % 25 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 30 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 30 %
Ispit: Pismeni 0 % 100 %

Tjedni plan nastave

  1. Uvod u nano (svijet); Što je nanoznanost ? Pregled kvantnih efekata i fluktuacija u nanostrukturama.
  2. Temeljne postavke kvantne mehanike bitne za razumijevanje nanoznanosti; princip neodređenosti, Hitachi eksperiment, Schroedingerova jednadžba,
  3. Elektroni zatočeni u konačnom dijelu prostora (1D i 3D problem); tuneliranje kroz potencijalnu barijeru, vodikov atom, atomi s više elektrona, periodni sistem elemenata.
  4. Osnovne nanostrukture – (kvantne točke, kvantne jame, kvantne žice).
  5. Kako "vidjeti" nanostrukture?; Mikroskopija i manipulacija nanostrukturama (skenirajući tunelirajući mikroskop, atomic force mikroskop);
  6. Kako proizvesti nanostrukture?; Pristupi: od makro prema nano tzv "top down", te atom po atom do nanostruktura tzv. "bottom up" pristup;
  7. Pregled eksperimentalnih tehnika za dobivanje nanostruktura: epitaksijalni rast (MBE), litografija, ionska implantacija;kemijske metode, samoorganizacija itd)
  8. Međuispit
  9. Eksperimentalne tehnike za karakterizaciju nanostruktura: elektronski mikroskop, spektroskopske tehnike za karakterizaciju nanostruktura (FTIR, Raman)
  10. Eksperimentalne tehnike za karakterizaciju nanostruktura: tehnike za optičku i električku karakterizaciju materijala (fotoluminescencija, IV, CV, DLTS tehnike)
  11. Novo "ugljikovo doba" (ugljikove nanocjevčice, fulereni, grafen, nanodijamanti...)
  12. Pametni materijali, novi materijali bazirani na nanostrukturama, novi kompozitni materijali (polimer-nanostrukture);
  13. Primjeri i primjena nanomaterijala u elektronici i računarstvu, "nano"elektroničkii uređaja, solarne ćelije, kvantni kompjutori, nanoroboti
  14. Primjeri i primjena nanomaterijala u nanobiologiji i nanomedicini: novi načini pronalaženja i liječenja raka, nanoroboti u medicini, pametni lijekovi;
  15. Ispit

Studijski programi

Automatika -> Elektrotehnika i informacijska tehnologija (Profil)

Elektrotehnički sustavi i tehnologija -> Elektrotehnika i informacijska tehnologija (Profil)

Elektroenergetika -> Elektrotehnika i informacijska tehnologija (Profil)

Elektroničko i računalno inženjerstvo -> Elektrotehnika i informacijska tehnologija (Profil)

Elektronika -> Elektrotehnika i informacijska tehnologija (Profil)

Obradba informacija -> Informacijska i komunikacijska tehnologija (Profil)

Telekomunikacije i informatika -> Informacijska i komunikacijska tehnologija (Profil)

Radiokomunikacijske tehnologije -> Informacijska i komunikacijska tehnologija (Profil)

Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi -> Računarstvo (Profil)

Računalno inženjerstvo -> Računarstvo (Profil)

Računarska znanost -> Računarstvo (Profil)

Literatura

S. M. Lindsay (2010.), Introduction to Nanoscience, Oxford University Press
M. Ratner D. Ratner (2003.), Nanotechnology, Prentice Hall
Carl C. Koch (2002.), Nanostructured Materials, Noyes Publications

Bodovi i izvedba

4 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

85 izvrstan
75 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan